Intel wykorzystuje gorącą wodę, aby zmniejszyć zużycie gazu ziemnego w swoich fabrykach

Opublikowane ponownie przez Plato

Obserwuje: 0

Nowy zakład produkcyjny Intela w Leixlip w Irlandii, którego budowa kosztowała 18.5 miliarda dolarów, jest wyposażony w technologie reklamowane w celu oszczędzania energii i wody, w tym programowalne oświetlenie w całości wykonane w technologii LED oraz system odzyskiwania i filtracji wody, który mógłby zaoszczędzić 275 milionów galonów rocznie.

Jedną z jego bardziej niezwykłych cech jest jednak często pomijane podejście: wychwytywanie ciepła generowanego przez sprzęt w zakładzie i kierowanie go do procesów produkcyjnych zamiast wydalania przez wieże chłodnicze. Osiągnięto to poprzez instalację agregatów chłodniczych z odzyskiem ciepła, które wychwytują ciepło wytwarzane w wysokotemperaturowych procesach produkcyjnych firmy Intel i przesyłają je w postaci podgrzanej wody do innych miejsc w obiekcie.

Firma Intel szacuje te środki odzyskiwania ciepła pozwoli jej znacząco zmniejszyć zużycie gazu ziemnego, jaki musi kupować, aby móc działać na terenie Fab 34. Projekty firmy pozwolą na wykorzystanie dziewięciokrotnie większej ilości odzyskanej energii niż ta wytwarzana z innych paliw. To tak zwane „ciepło odpadowe” można wykorzystać do takich zadań, jak wstępne podgrzewanie ultraczystej wody potrzebnej firmie Intel do produkcji półprzewodników lub utrzymywanie ciepła w budynkach w chłodniejsze dni, powiedział Rich Riley, główny inżynier w grupie rozwoju usług korporacyjnych firmy Intel.

„Gdybyśmy nie mieli takiego ciepła, potrzebowalibyśmy znacznie więcej gazu, aby ułatwić działanie [ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji]” – powiedział Riley. „Jest to ogólna redukcja zużycia gazu ziemnego”.

Z biegiem czasu plan Intela zakłada wykorzystanie odzyskiwania ciepła i innych środków zwiększających efektywność energetyczną poprzez aktualizację ich za pomocą urządzeń przemysłowych, takich jak pompy ciepła, które działają na energię elektryczną.

Krótkoterminowe cele firmy Intel w zakresie zrównoważonego rozwoju związanego z energią obejmują zmniejszenie emisji z zakresów 1 i 2 o 10 procent do 2030 r. w porównaniu z wartością bazową z 2019 r. (osiągnięto 4 procent od roku podatkowego 2022); i oszczędzając łącznie do 4 miliardów kilowatogodzin.

Niewykorzystane źródło efektywności energetycznej

Firma Intel nie ujawniła potencjalnego wpływu odzyskiwania ciepła w Fab 34 na emisję dwutlenku węgla, ale modernizacja przy użyciu pomp ciepła typu woda-woda w Fab 10 (również w Leixlip) pozwoli zaoszczędzić szacunkowo 18.3 miliona kilowatogodzin energii elektrycznej rocznie. Zmniejszy to emisję w Zakresie 1 o około 4,760 ton metrycznych, ale emisje w Zakresie 2 wzrosną o około 1,627 ton metrycznych ze względu na energię elektryczną potrzebną do pomp ciepła.

Energia przemysłowa pozostaje drażliwym wyzwaniem dla korporacyjnych zespołów ds. zrównoważonego rozwoju: szacuje się, że od 20 do 25 procent energii zużywanej na całym świecie przez źródła przemysłowe nadal pochodzi głównie z węgla i gazu ziemnego, według Międzynarodowej Agencji Energii.

Potencjalne oszczędności kosztów energii wynikające z wykorzystania odzyskanego ciepła odpadowego w procesach przemysłowych, zastosowaniach w ciepłownictwie lub do wytwarzania energii elektrycznej mogą sięgnąć do 152.5 miliarda dolarów rocznie, czyli nieco mniej niż połowę wartości gazu ziemnego importowanego przez Unię Europejską w 2022 r., według raportu McKinsey opublikowany w listopadzie. W analizie szacuje się, że globalny potencjał odzysku ciepła wynosi co najmniej 3,100 terawatogodzin.

„Naszym zdaniem, jeśli chcesz dokonać dekarbonizacji, odzysk ciepła i ciepło odpadowe to jedna z najbardziej ekonomicznych dostępnych dźwigni” – powiedział Ken Somers, partner McKinsey i jeden z autorów raportu. Jedną z barier w przyjęciu są niskie ceny gazu ziemnego, ale taryfy i niedobory w dostawach skłoniły przedsiębiorstwa do ponownego przemyślenia swojej zależności, powiedział.

Dojrzewa również technologia przemysłowych pomp ciepła potrzebnych do przenoszenia ciepła z miejsca, w którym jest ono wytwarzane, do miejsca, w którym jest potrzebne w procesie produkcyjnym. Potencjał producentów chemikaliów, produktów konsumenckich, żywności i farmaceutyków w zakresie stosowania tego podejścia rośnie jako prekursor elektryfikacji systemów produkcyjnych, powiedziała Patricia Provot, prezes firmy Armstrong International, producenta sprzętu do produkcji termicznej.

„Jeśli planujesz pełną dekarbonizację, pierwszym krokiem jest pozbycie się pary i użycie gorącej wody, a następnie próba odzyskania jak największej ilości tej wody i wprowadzenie jej z powrotem do systemu” – powiedział Provot.

Lekcje z doświadczeń Intela

Oprócz irlandzkiej fabryki Intel wprowadził systemy odzyskiwania ciepła i recyrkulacji w Arizonie, Ohio i Niemczech i takie podejście będzie brane pod uwagę w przypadku każdej nowej fabryki, którą zbuduje, powiedział Todd Brady, wiceprezes ds. globalnych spraw publicznych i dyrektor ds. zrównoważonego rozwoju w firmie Intel. „Wymaga projektowania inżynieryjnego i zrozumienia, gdzie generowane jest ciepło oraz w jaki sposób można je wychwycić i przekierować” – powiedział. „Wiele z nich dotyczy miejsca umieszczenia sprzętu”.

W irlandzkiej fabryce produkującej na dużą skalę chipy Intel 4 firmy zespół inżynierów przeprowadził obszerne mapowanie przepływu ciepła, aby podjąć decyzje dotyczące liczby wymienników ciepła i agregatów chłodniczych potrzebnych do zminimalizowania ilości wysokiej jakości systemów grzewczych zasilanych gazem ziemnym, powiedział Riley.

Źródła niskiej jakości, o temperaturze znamionowej od 100 do 200 stopni Celsjusza, może obejmować spaliny z kotłów, sprężarek powietrza lub suszarek. Intel w dalszym ciągu potrzebuje gazu ziemnego do procesów wysokotemperaturowych.

Oto pytania, które inżynierowie powinni rozważyć przy projektowaniu systemu odzyskiwania ciepła, powiedział Riley.

Czy inżynierowie wykonali „analiza szczypta" na wszystkie pory roku? Oceny te badają przepływ ciepła w procesie przemysłowym i służą do określenia minimalnego zużycia energii wymaganego do wykonania zadania. Zwykle istnieją różne wskaźniki dla miesięcy letnich i zimowych.
Czy wygenerowana zostanie wystarczająca ilość ciepła, aby coś zmienić? Wymaga to zaangażowania dostawców sprzętu i kierowników obiektów, którzy są odpowiedzialni za rozmieszczenie sprzętu w ogólnym projekcie obiektu.
Jeśli jest to modernizacja, w jaki sposób ciepło można skierować tam, gdzie można je wykorzystać? Jeżeli systemy produkcyjne są szeroko rozproszone, logistyka przekierowania ciepła może wymagać ich przeniesienia lub zainstalowania rurociągów. W przeciwnym razie przechwytywanie może nie mieć sensu.
Czy cena energii w regionie uzasadnia inwestycję? Odpowiedź może zadecydować o zwrocie z inwestycji lub przerwać ją. W regionach, w których cena gazu ziemnego jest wysoka, zwrot z tych inwestycji będzie krótszy.

Udoskonalenie procesu zajęło firmie Intel kilka lat, ale obecnie odzysk ciepła jest uważany za część każdego projektu związanego z produkcją roślinną. Riley powiedział: „To dość skomplikowane, ale teraz jest rutynowe”.